多态典型用例之virtual

多态典型用例之virtual

参考：https://www.cnblogs.com/dormant/p/5223215.html

1.虚函数(virtual)

(1)在某基类中声明为 virtual 并在一个或多个派生类中被重新定义的成员函数。实现多态性，通过指向派生类的基类指针或引用，访问派生类中同名覆盖成员函数。
实例：

#include "pch.h"
#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
    void print()
    {
        cout<<"class A"<<endl;
    }
};

class B:public A
{
public:
    void print()
    {
        cout<<"class B"<<endl;
    }
};

int main()
{
    A a;
    B b;
    a.print();
    b.print();
    return 0;
}

输出结果：

(2)通过class A和class B的print（）这个接口，可看出两个class采用了不同的策略，但这并不是多态性行为（使用的是不同类型的指针），没有用到虚函数的功能。改main函数为如下:

int main()
{
    A a;
    B b;
    A *P1=&a;
    A *p2=&b;
    p1->print();
    p2->print();
    return 0;
}

输出结果：

(3)p2明明指向的是class B的对象但却是调用的class A的print（）函数，这不是我们所期望的结果，那么解决这个问题就需要用到虚函数。

class A
{
public:
    virtual void print()
    {
        cout<<"class A"<<endl;
    }
};

class B:public A
{
public:
    void print()
    {
        cout<<"class B"<<endl;
    }
};

输出结果：

现在，class A的成员函数print（）已经成了虚函数 class B的print（）也成了虚函数了。我们只需在把基类的成员函数设为virtual，其派生类的相应的函数也会自动变为虚函数。（对于在派生类的相应函数前是否需要用virtual关键字修饰，语法上可加可不加，不加的话编译器会自动加上，但为了阅读方便和规范性，建议加上）

总结：指向基类的指针在操作它的多态类对象时，会根据不同的类对象，调用其相应的函数，这个函数就是虚函数。

2.虚析构函数

当一个类有子类时，该类的析构函数必须是虚函数，原因：会有资源释放不完全的情况。

#include "pch.h"
#include <iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
    ~Base()
    {
        cout << "~Base()" << endl;
    }
};

class Derived :public Base
{
public:
    Derived()
    {
        p = new int(0);
    }
    ~Derived()
    {
        cout << "~Derived()" << endl;
        delete p;
    }
private:
    int *p;
};

void fun(Base *b)
{
    delete b;
}

int main()
{
    Base *b = new Derived();
    fun(b);
    return 0;
}

输出结果：

这里可以看到，对象销毁时只调用了父类的析构函数。如果这时子类的析构函数中有关于内存释放的操作，将会造成内存泄露。所以需要给父类的析构函数加上virtual。

class Base
{
public:
     virtual ~Base()
    {
        cout << "~Base()" << endl;
    }
};

输出结果：

3.纯虚函数(抽象函数)

纯虚函数是一种特殊的虚函数，在许多情况下，在基类中不能对虚函数给出有意义的实现，而把它声明为纯虚函数，它的实现留给该基类的派生类去做。这就是纯虚函数的作用。
纯虚函数就是没有函数体，同时在定义的时候，其函数名后面要加上“= 0”。

class base1
{
public:
    virtual void display() const=0;
};

int main()
{
    base1 b1;//错误
    base2 b2;
    derived d;
    fun(&b1);
    fun(&b2);
    fun(&d);
    return 0;
}

图：

base1是一个抽象类，不能实例化。

例1：

#include "pch.h"
#include <iostream>
using namespace std;

class base1
{
public:
    virtual void display() const=0;
};


class base2 :public base1
{
public:
    virtual void display() const;
};

void base2::display() const
{
    cout << "base2::display()" << endl;
}

class derived :public base2
{
public:
    virtual void display() const;

private:

};

void derived::display() const
{
    cout << "derived::display()" << endl;
}

void fun(base1 *ptr)
{
    ptr->display();
}

int main()
{
    base2 base2;
    derived derived;
    fun(&base2);
    fun(&derived);
    return 0;
}

输出结果：

例2：

#include "pch.h"
#include<iostream>
using namespace std;

class Fish
{
public:
    virtual void water() = 0;
    virtual void eat() = 0;
};

class Shark : public Fish 
{
public:
    void water();
    void eat();
};
void Shark::eat(){cout<<"Shark eat. "<<endl;}
void Shark::water(){cout<<"Shark water. "<<endl;}
void fun(Fish *f)
{
    f->eat();
    f->water();
}

void main()
{
    Shark s;
    Fish *f = &s;
    fun(f);
}

输出结果：

a.定义纯虚函数时，不能定义纯虚函数的实现部分。即使是函数体为空也不可以，函数体为空就可以执行，只是什么也不做就返回。而纯虚函数不能调用。
（其实可以写纯虚函数的实现部分，编译器也可以通过，但是永远也无法调用。因为其为抽象类，不能产生自己的对象，而且子类中一定会重写纯虚函数，因此该类的虚表内函数一定会被替换掉，所以可以说永远也调用不到纯虚函数本身）
b."=0"表明程序将不定义该函数，函数声明是为派生类保留一个位置。“=0”的本质是将指向函数体的指针定为NULL。
c.在派生类中必须有重新定义的纯虚函数的函数体，这样的派生类才能用来定义对象。（如果不重写进行覆盖，程序会报错）